ニーズ即応型技術動向調査

「バイオプロセス」

（令和元年度機動的ミクロ調査）

令和2年2月

特許庁

１．技術概要

バイオテクノロジー(BT)の目覚ましい成果を実用化・産業化し、国民生活の向上と産業競争力の強化を図るべくBT戦略の早期樹立と推進を目標に、「BT戦略会議」が2002年7月に立ち上げられ、同会議において同年12月に「バイオテクノロジー戦略大綱」が発表された。

「バイオプロセス」は、バイオテクノロジー戦略大綱において、「生産、製造、抽出等の過程で、バイオテクノロジーを活用すること。また、その過程。」と定義されている。

バイオテクノロジーにおける様々な技術革新により、新たな産業が創出される可能性がある。その代表例が「スマートセルインダストリー」である。

スマートセルインダストリーの波及範囲は、医療・ヘルスケア、工業(ものづくり)、エネルギー、農畜水産業に及び、非常に多岐にわたる可能性がある。

1

出所：経済産業省生物化学産業課「バイオ×デジタルによる新たな経済社会(バイオエコノミー)に向けて」(2017年10月11日)

２．市場動向

細胞/培養工程分野の市場規模は2016年の実績で約120億円、2030年では約170億円となると予測されている。一方、分離・精製/設備・施設分野の市場規模は、2016年の実績で約570億円、2030年では約660億円となると予測されている。

細胞/培養工程及び分離・精製/設備・施設の2016年の海外市場規模を見ると、細胞/培養工程分野の市場が約2,000億円で、国内市場の約17倍の規模である。また、分離・精製/設備・施設分野の市場は8,200億円で、国内市場の14倍以上の規模となっている。

2

細胞/培養工程及び分離・精製/設備・施設の国内市場

出所：(株)富士経済「細胞創薬・ドラッグディスカバリー関連市場の最新動向と将来展望2017」(2017年)を基に作成

0

10

20

30

40

50

60

70

2016年(実績) 2030年(予測)

細胞/培養工程 分離・精製/設備・施設(10億円)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2016年

細胞/培養工程

分離・精製/設備・施設(10億円)

細胞/培養工程及び分離・精製/設備・施設の海外市場

出所：(株)富士経済「細胞創薬・ドラッグディスカバリー関連市場の最新動向と将来展望2017」(2017年)を基に作成

３．政策動向 2018年6月に「統合イノベーション戦略」が閣議決定され、特に取組を強化する分野の１つとして、バイオテクノロジーが挙げられ、2019年6月11日に「バイオ戦略2019」が統合イノベーション戦略推進会議で決定された。

NEDOはスマートセルプロジェクト「植物等の生物を用いた高機能品生産技術の開発」を通じて助成を行っている。

米国、欧州、中国等において、より多くの予算を投入して、国家的プロジェクトを推進している。

3

国内機関の状況（各機関のホームページ等を基に作成） 海外機関の状況（海外機関のホームページに掲載の資料を基に作成）

管轄機関 政策・プロジェクト名 時期、予算

内閣府 【SIP】スマートバイオ産業・農業基盤技術 2018～2022年度

農研機構 2018年度:24.4億円

2019年度:13.6億円

2016～2020年度

86億円

2017～2020年度

2019年度:24.2億円

2019～2021年

【開発促進事業全体】

2019年度:30.4億円

2017～2021年度

1.2億円

2018～2022年度

1,310万円

2019～2021年度

1,350万円

2015～2018年度

9.6億円

2018～2023年度

7.4億円

2018～2020年度

8,168万円

2018～2020年度

～3,510万円

JST

【ImPACT】豊かで安全な社会と新しいバイオものづくりを実現

する人工細胞リアクタ

【OPERA】低CO2と低環境負荷を実現する微細藻バイオリファイナ

リーの創出(東京大学、産総研、(株)ユーグレナ等)

【A-STEP】鶏卵バイオリアクターを用いた組換えサイトカイン製造実用化研究((株)コスモ・バイオ、産総研)

【ｅ-ASIA共同研究プログラム】ASEAN地域の持続可能な発展を目指した藻類からのバイオエネルギー開発

「生物機能を活用したものづくり」による持続可能な成長社会

の実現、スマート生産システムの開発 等

NEDO

スマートセルプロジェクト：「植物等の生物を用いた高機能品

生産技術の開発」

バイオジェット燃料生産技術開発事業

Connected Industries推進のための協調領域データ共有・AIシ

ステム開発促進事業/業界横断型AIシステムと業界共用データ基

盤の連携開発/コンボリューショナルデータを活用したバイオ生産マネジメント事業((株)ちとせ研究所等)

JSPS

【科学研究費助成事業】工業用動物細胞を用いた統合バイオプロセスに関する基盤的研究(大阪大学)

【科学研究費助成事業】藻類バイオマスから化成品を生産する

一貫バイオプロセスの構築(北海道大学)

【科学研究費助成事業】低炭素循環型社会形成に資するメタ

ノール変換バイオプロセスの新技術開発と分子基盤(京都大学)

国 管轄機関 政策・プロジェクト名 時期、予算

NSF バイオサイエンス1 FY2020:6.83億ドル

国立バイオメディカル画像・バイオエンジニアリング研究所1 FY2020:3億ドル

バイオテクノロジー、バイオメディカル研究支援、マイノリティバイオメ

ディカル研究支援2 FY2020:2.82億ドル

DOE バイオ及び環境研究3 FY2020:4.94億ドル

FY2018～FY2024

7.9億ドル

FY2018～FY2024

16.58億ドル

【AFRI全体】

FY2020:5億ドル

2014～2020年

135.57億ユーロ

2014～2020年

38.51億ユーロ

2021～2027年

【第2の柱全体】

527億ユーロ

2017～2018年

4.72億ポンド

2017～2018年

2,400万ポンド

2011～2016年

24億ユーロ

【HTS2025全体】

2018年:150億ユーロ

【ANR全体】

6億ユーロ

「中国製造2025」にバイオ医薬が含まれる2 2015～2025年

「科学技術イノベーション第13 次五カ年計画」にバイオ技術が含まれる2 2016～2020年

科学技術 「第3 次生命工学育成基本計画(バイオ経済革新戦略2025)」2 2017～2026年

情報通信部 【基礎研究事業】

2018年:1.4兆ウォン

2019年:1.7兆ウォン

中国 国務院

韓国 「第4次科学技術基本計画」(2018～2022年)の中にバイオ、合成生物学等が

含まれる2,10

ドイツ ドイツ政府

「国家研究戦略 バイオエコノミー 2030」7

HTS2025にバイオテクノロジーが含まれる2、8

フランス ANR ワークプログラム(2018年)の中にバイオテクノロジーが含まれる9

欧州 EU

【Horizon 2020】実現可能な産業技術におけるリーダーシップ(ICT、ナノ

テクノロジー、材料、バイオテクノロジー、製造、宇宙)1,2

【Horizon 2020】食料安全保障、持続可能な農林業、海水・陸水の研究、

バイオエコノミー1

【Horizon Europe】第2の柱(グローバルチャレンジと産業競争力)にバイオ

エコノミーが含まれる3

英国 UKRI

BBSRCでの研究開発(バイオサイエンス、バイオテクノロジー等)4

EPSRCでの研究開発(エネルギー、工業用バイオテクロノジー等)5

米国

NIH

DARPA

バイオメディカル技術4

材料及びバイオテクノロジー4

USDAAgriculture and Food Research Initiative (AFRI)の中にバイオエネル

ギー、天然資源、環境が含まれる5

４-(1)．母集団検索式、検索条件、技術区分別検索式 調査期間特許文献 2012年～2017年（優先権主張ベース）非特許文献 2012年～2019年（発行年ベース）

使用ＤＢ特許文献 Japio-GPG/FX 、 PatentSQUARE 非特許文献 Web of Science

特許文献の母集団および技術区分の検索式

4

特許文献の母集団の検索式 培養形式（液体培養）の検索式

上記母集団から以下の培養装置関連技術の抽出を行った＊培養形式（液体培養）＊培養手段（撹拌、通気、光照射）＊プロセス制御＊分離精製手段（透析、ろ過、溶媒抽出、吸着、クロマト）

検索式バイオプロセスに関連するIPC

母集団となる検索式 ヒット件数：22,887件（ファミリー排除16,948件）

IC:C12M1/02* OR IC:C12M1/04* OR IC:C12M1/06* OR IC:C12M1/08*OR IC:C12M1/09* OR IC:C12M1/12* OR IC:C12M1/21* ORIC:C12M1/33* OR IC:C12M1/36* OR IC:C12M1/38* OR IC:C12M1/42*

検索式 技術区分 検索式 ファミリー件数

回分培養AL_F:"回分 培養"~2 OR AL_F:"バッチ 培養"~2

OR (AL_F:"batch culture")280件

流加培養(AL_F:"流加 培養"~2 OR AL_F:"半回分 培養"~2)

OR (AL_F:"fed-batch culture" OR AL_F:"semi-batch culture")146件

連続培養（灌流培養も含む）

（CL_F:"連続 培養"~3) OR (AB_F:"連続 培養"~3) OR (TI_F:"連続培養"~3) OR (CL_F:"灌流 培養"~3) OR (AB_F:"灌流 培養"~3) OR (TI_F:"灌流 培養"~3) OR (CL_F:"continuous culture"~3) OR (AB_F:"continuousculture"~3) OR (TI_F:"continuous culture"~3)

282件

AL_F:シングルユース(single-useは”use”が検索システムのストップワードのため使用しなかった）

(AL_F:"ディスポーサブル 容器"~3 OR AL_F:"ディスポーサブルバッグ"~3

OR AL_F:"ディスポーサブル *袋"~3 OR AL_F:"使い捨て 容器"~3

OR AL_F:"使い捨て バッグ"~3 OR AL_F:"使い捨て *袋"~3)

OR (AL_F:"disposable bag"~3 OR AL_F:"disposable tank"~3

OR AL_F:"disposable system"~3)

OR (AL_F:"*袋 培養"~3 OR AL_F:"バッグ 培養"~3)

OR (AL_F:"bag culture"~3)

培養形式(液体培養)

ディスポーザブル（シングルユース） 598件

４-(2)．各技術区分別検索式 ‒続き-

前記母集団から技術区分に対する絞り込み検索式

5

培養手段（撹拌、通気、光照射）、プロセス制御についての検索式 分離精製手段（透析、ろ過、溶媒抽出、吸着、クロマト）についての検索式技術区分 検索式 ファミリー件数

撹拌

IC:C12M1/02 AND (AL_F:撹拌 OR AL_F:攪拌 OR AL_F:stir*)

OR IC:C12M1/06

OR (CL_F:撹拌 OR CL_F:攪拌 OR CL_F:stir*)

OR (AB_F:撹拌 OR AB_F:攪拌 OR AB_F:stir*)

OR (TI_F:撹拌 OR TI_F:攪拌 OR TI_F:stir*)

6,554件

通気

(IC:(C12M1/04 OR C12M1/06 OR C12M1/08 OR C12M1/09)

OR CL_F:bubbling OR (CL_F:"気体 導入"~3 OR CL_F:"気体 吹込"~3

OR CL_F:"気体 吹き込"~3 OR CL_F:"ガス 導入"~3 OR CL_F:"ガス

吹込"~3

OR CL_F:"ガス 吹き込"~3) OR AB_F:bubbling

OR (AB_F:"気体 導入"~3 OR AB_F:"気体 吹込"~3 OR AB_F:"気体 吹

き込"~3

OR AB_F:"ガス 導入"~3 OR AB_F:"ガス 吹込"~3 OR AB_F:"ガス 吹

き込"~3)

OR TI_F:bubbling OR (TI_F:"気体 導入"~3 OR TI_F:"気体 吹込"~3

OR TI_F:"気体 吹き込"~3 OR TI_F:"ガス 導入"~3 OR TI_F:"ガス

吹込"~3

OR TI_F:"ガス 吹き込"~3)

3,872件

光照射

(IC:C12M1/42 AND (AL_F:"*光 照射"~3 OR AL_F:"紫外線 照射"~3

OR AL_F:"light irradiat*"~3 OR AL_F:"UV irradiat*"~3

OR AL_F:"ultraviolet irradiat*"~3))

OR (CL_F:"*光 照射"~3 OR CL_F:"紫外線 照射"~3)

OR (CL_F:"light irradiat*"~3 OR CL_F:"UV irradiat*"~3

OR CL_F:"ultraviolet irradiat*"~3)

OR (AB_F:"*光 照射"~3 OR AB_F:"紫外線 照射"~3)

OR (AB_F:"light irradiat*"~3 OR AB_F:"UV irradiat*"~3

OR AB_F:"ultraviolet irradiat*"~3)

OR (TI_F:"*光 照射"~3 OR TI_F:"紫外線 照射"~3)

OR (TI_F:"light irradiat*"~3 OR TI_F:"UV irradiat*"~3

OR TI_F:"ultraviolet irradiat*"~3))

573件

(IC:(C12M1/36 OR C12M1/38)

OR (CL_F:"プロセス 制御"~3 OR CL_F:"条件 制御"~3)

OR (AB_F:"プロセス 制御"~3 OR AB_F:"条件 制御"~3)

OR (TI_F:"プロセス 制御"~3 OR TI_F:"条件 制御"~3)

OR (CL_F:"process contorol"~3 OR CL_F:"condition

contorol"~3)

OR (AB_F:"process contorol"~3 OR AB_F:"condition

contorol"~3)

OR (TI_F:"process contorol"~3 OR TI_F:"condition

contorol"~3)

OR CL_F:センサ* OR AB_F:センサ* OR TI_F:センサ*

OR CL_F:sensor OR AB_F:sensor OR TI_F:sensor

OR CL_F:シミュレーション* OR AB_F:シミュレーション

OR TI_F:シミュレーション

OR CL_F:simulation OR AB_F:simulation OR TI_F:simulation))

7,568件

培養手段（撹拌、通気、光照射）

プロセス制御

技術区分 検索式 ファミリー件数

透析IC:C12M1/12 AND AL_F:(透析 OR dialysis*)

OR CL_F:(透析 OR dialysis*) OR AB_F:(透析 OR dialysis*)

OR TI_F:(透析 OR dialysis*)

183件

ろ過

IC:C12M1/12 AND AL_F:(濾過 OR ろ過 OR filtration*)

OR CL_F:(濾過 OR ろ過 OR フィルタ OR filter OR filtration*)

OR AB_F:(濾過 OR ろ過 OR フィルタ OR filter OR filtration*)

OR TI_F:(濾過 OR ろ過 OR フィルタ OR filter OR filtration*)

2,667件

溶媒抽出

(AL_F:"溶媒 抽出"~3 OR AL_F:"エタノール 抽出"~3

OR AL_F:"アルコール 抽出"~3)

OR (AL_F:"solvent extract*"~3 OR AL_F:"ethanol extract*"~3

OR AL_F:"alchol extract*"~3)

159件

吸着・クロマト

(AL_F:"吸着 分離"~3 OR AL_F:"吸着 精製"~3

OR AL_F:"クロマト 分離"~3 OR AL_F:"クロマト 精製"~3

OR AL_F:"ＨＰＬＣ 分離"~3 OR AL_F:"ＨＰＬＣ 精製"~3)

OR (AL_F:"absorb* purif*"~3 OR AL_F:"absorb* separat*"~3

OR AL_F:"chromato* purif*"~3 OR AL_F:"chromato* separat*"~3

OR AL_F:"HPLC purif*"~3 OR AL_F:"HPLC separat*"~3)

146件

分離精製手段（透析、ろ過、溶媒抽出、吸着・クロマト）

５．特許出願動向 ー 全体動向（出願人国籍別件数及び件数比率）ー

中国籍が61.4％と最多、次いで米国籍13.1％、欧州籍が13.0％の順である。 欧州籍、米国籍、日本籍いずれも2015年以降はほぼ減少傾向を示しているが、中国籍のみは顕著な伸びを示している。件数シェアも中国籍が圧倒的である。

6

注）2016年以降はデータベース収録の遅れ、PCT出願の各国移行のずれ等で、全出願を反映していない可能性がある。

出願人国籍（地域）別ファミリー件数推移（出願人国籍別ファミリー件数及びファミリー件数比率）出願年（優先権主張年）2012年-2017年

６．特許出願動向 ー 全体動向（出願件数収支）ー

7

中国籍は出願件数は多いが、各国（地域）との収支はいずれもマイナスである。 日本は件数は少ないが、各国（地域）との間で収支がプラスである。 米国は日本を除く各国（地域）との間で収支がプラスである。

出願件数の

出願人別ファミリー件数ランキング（全体）出願年（優先権主張年）2012年-2017年

７．特許出願動向 ー 全体動向（出願人別出願件数ランキング） ー

出願人別ファミリー件数トップ30（33者）では中国籍が23者と圧倒的で、米国籍4者、欧州国籍3者、日本国籍2者が入っている。

日本・米国・欧州・韓国への出願トップ10に中国籍は入っていない。

8

出願先国（地域）別］出願人別出願件数上位ランキング

８．特許出願動向 ー 技術区分別動向（培養形式（液体培養））ー

9

培養形式（液体培養）別ファミリー件数推移 出願人国籍別「ディスポーザブル（シングルユース）」のファミリー件数推移

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

培養形式（液体培養）分野ではディスポーザブル（シングルユース）の件数が多い。

件数の伸びでは連続培養が目立つ。

ディスポーザブル（シングルユース）では中国籍が継続して件数を増加させているのに対

し、米国籍は、2015年以降減少し、2016年に中国籍が逆転している。

９．特許出願動向 ー 技術区分別動向（培養手段）ー

培養手段分野では、攪拌技術の伸びが大きい。

撹拌についての出願人国籍（地域）別では中国籍が圧倒的であり、継続して件数も増加している。

10

培養手段別ファミリー件数推移 出願人国籍（地域）別「撹拌」ファミリー件数推移

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

９．特許出願動向 ー 技術区分別動向（プロセス制御）ー

プロセス制御分野は、継続的に件数が増加している。

プロセス制御についての出願人国籍（地域）別では中国籍が圧倒的であり、継続して件数も増加している。

11

プロセス制御技術ファミリー件数推移出願人国籍（地域）別「プロセス制御」ファミリー件数推移

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

９．特許出願動向 ー 技術区分別動向（分離精製手段）ー

分離精製手段では、ろ過技術が件数、伸びともに大きい。

プロセス制御についての出願人国籍（地域）別では中国籍が圧倒的であり、継続して件数も増加している。

12

分離精製手段別ファミリー件数推移 出願人国籍（地域）別「ろ過」ファミリー件数推移

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

注）2016年以降は、データベース収録の遅れ、ＰＣＴ出願の各国移行のずれ等で、全出願データを反映していない可能性がある。

１０．論文動向

欧州国籍の発表件数が全体の27.3%を占めているが、中国籍が25.7％と続いている。日本国籍は3.1％である。

論文発表件数は継続して増加している。

13

研究者所属機関国籍（地域）別論文発表件数比率 論文発表件数推移

注）2018年以降はデータベース収録の遅れ等で、全論文件数を反映していない可能性がある。